سیستم وتیور برای پیشگیری و درمان

98-5-50

سیستم وتیور برای پیشگیری و درمان قسمت دوم

بهبود کیفیت فاضلاب
آلودگی فاضلاب، بزرگ‌ترین تهدید برای محیط‌زیست در جهان به‌شمار می‌رود. هر چند این مشکل در کشورهای صنعتی بسیار گسترده است، ولی در کشورهای در حال رشد که غالباً فاقد امکانات کافی برای حل آن هستند بسیار جدی است. روش‌های استفاده از پوشش گیاهی، به‌طور کلی بسیار قابل دسترسی و مؤثر برای بهبود و کیفیت آب است.

به تله انداختن رسوبات، آوار
و مواد شیمیایی کشاورزی در اراضی زراعی
در مطالعات و تحقیقاتی که در استرالیا روی مزارع نیشکر و پنبه انجام پذیرفت، نشان داده شده که پرچین‌های حصارگونه وتیور به‌صورت مؤثری، ذرات غذایی نظیر فسفر و کلسیم را به تله انداخته و نگاه می‌دارند. همچنین علف‌کش‌هایی نظیر دیوران، تری فلورالین، پرومترین، فلوئومترون، و حشره‌کش‌هائی نظیر β , α و سولفات ایندوسولفان، کلروپیریفوس، پاراتیون، و پروفنوفوس، … را به دام می‌اندازد. اگر سد وتیور درمیان کانال‌های زهکشی مستقر شود، این مواد غذایی و مواد شیمیایی کشاورزی در همان محل به‌جای
گذاشته می‌شوند.
در یک تجربه آزمایشی در مرکز مطالعات سلطنتی توسعه در هوای سای در تایلند، در استان پت شابوری، نشان داد، پرچین‌ها و سدهای وتیوری که روی خطوط تراز کاشته شده‌اند، به‌صورت یک سد زنده عمل می‌کنند و از سوی دیگر سیستم ریشه‌ای افشان و توده‌ای گیاه، همانند یک سد زیرزمینی در برابر آب آلوده به علف‌کش‌ها و سایر مواد سمی که به منبع آب زیرزمینی جاری می‌شوند، جلوگیری و باعث برجای ماندن مواد سمی و مخلوط نشدن آب زیرزمینی می‌شود، به این ترتیب آب زیرزمینی در مسیر شیب زمین تصفیه می‌گردد. همچنین ساقه ضخیم گیاه وتیور همانند یک سد فیلتری زنده، تمام مواد جامد و معلق در آب سیلاب را در خود نگاه داشته و آوار و رسوبات را از آب جدا می‌کند.

شکل 2: میزان جمع شدن علف‌کش‌ها در خاک‌های نهشته شده در بالادست و پایین‌دست نوارهای فیلتری علف وتیور

قدرت تحمل و قدرت جذب
آلاینده‌ها و فلزات سنگین در گیاه وتیور
یکی دیگر از فواید وتیور در زمینه اصلاح آب‌های آلوده، به خاطر قدرت و ظرفیت جذب بالا و سریع مواد غذائی، فلزات سنگین و همچنین دامنه بردباری بالای این‌ گیاه به عناصر مذکور است. هر چند تجمع و تمرکز این عناصر و مواد در داخل گیاه وتیور غالباً به اندازه فوق انباشت‌گرها نیست، ولی رشد سریع و پر بازده آن ـ معادل صد تن ماده خشک در هر هکتار در سال می‌باشد ـ امکان می‌دهد این گیاه به همان حجم از موارد غذایی و فلزات سنگین نسبت به فوق انباشت‌گرها از زمین‌های آلوده خارج نماید. در ویتنام جنوبی، یک آزمایش نمایشی به‌منظور تعیین طول مدت جذب مواد زاید توسط گیاه وتیور انجام شد، این عملیات روی مواد زائد حاصل از فرایندهای یک کارخانه تولید غذاهای دریایی برای تعیین طول مدتی که یک مزرعه گیاه وتیور می‌تواند مواد زائد باقی‌مانده را جذب کند و غلظت مواد نیتراتی و فسفاتی را تا سطح قابل قبول پایین آورند، صورت پذیرفت.
نتایج آزمایش نشان می‌دهد، مقدار کل نیتروژن در زهاب‌ها بعد از 48 ساعت تا 88 درصد و بعد از 72 ساعت تا 91 درصد و در خصوص مقدار کل فسفر بعد از 48 ساعت 80 درصد و بعد از 72 ساعت 82 درصد کاهش می‌یابد. این آزمایش نشان می‌دهد که میزان کل نیتروژن و فسفر خارج شده در48 ساعت و 72 ساعت آن‌چنان اختلاف معنی‌داری ندارد. به دنبال آزمایش‌های انجام شده، تعدادی از مزارع پرورش ماهی در دلتای مکانگ به اجرای سیستم وتیور در آب‌های استخرهای پرورش ماهی که در پشت خاکریزها احداث گردیده، اقدام نمودند و از این روش برای پالایش و تصفیه آب استخرهای پرورش ماهی و اصلاح زهاب‌های کشاورزی استفاده کردند.
در ویتنام شمالی تخلیه آب‌های زائد از یک کارخانه کوچک کاغذسازی در «بک‌نینه»، و یک کارخانه کوچک تولید کود ازته در «بک‌ژیانگ»، مقدار شدیدی آلودگی ناشی از مواد غذایی و مواد شیمیایی را وارد آب می‌نماید. کارخانه‌ها، زهاب صنعتی خود را به‌صورت مستقیم به درون یک رودخانه کوچک در دلتای رودخانه وارد می‌کنند. این دو ایستگاه صنعتی متوقف شدند و سیستم وتیور بعد از دو ماه در آنجا تأسیس گردید. هنگام نوشتن این مطالب، روند رشد گیاه وتیور برای بخش کارخانه کاغذ بسیار خوب بوده، به جز در برخی از مکان‌ها که آب‌های آلوده، آثار آلودگی و مسمویت در گیاه را نشان می‌دهند. از طرف دیگر، گیاه وتیور در بخش کارخانه تولید کود ازته خوب مستقر شده، و خوب رشدونمو می‌کند. رشد فوق‌العاده گیاه وتیور در اراضی مرطوب و ماندابی، ثبت و مورد تأیید قرارگرفته است و در مکان‌هایی که این گیاه میزان آلودگی را بتواند تا سطح مورد انتظار پایین بیاورد، پیش‌بینی می‌شود که گیاه وتیور در این رابطه مفید باشد.

عکس3: کنترل فرسایش و مدیریت هرز آب‌ها در استخرهای پرورش ماهیان آب شیرین در دلتای مکانگ

عکس4: کاشت گیاه وتیور

آزمایشی در استرالیا با پنج ردیف گیاه وتیور، که با زهآب‌های آلوده از یک تانکر فاضلاب، به‌صورت تحت‌الارضی آبیاری می‌شوند، نشان می‌دهد که بعد از پنج ماه میزان ازت کل زهاب از دو ردیف به 83 درصد و از پنج ردیف به 99 درصد کاهش می‌یابد. به همین صورت، میزان فسفر کل نیز به ترتیب 82 درصد و 85 درصد کاهش آلودگی نشان می‌دهد. یکی از منابع کلیدی آب‌های آلوده در چین، که منجر به ورود فلزات سنگین در آنها می‌شود، پرورش خوک است. زهاب‌هایی ناشی از این بخش علاوه بر مواد مغذی نیتروژن و فسفر می‌تواند مس و روی را به میزان بسیار بالایی درآب افزایش دهند. این فلزات به‌عنوان تسریع‌کننده رشد به غذای خوک اضافه می‌شود.
نتایج فوق، نشان‌دهنده این واقعیت است که پالایش این آب‌ها به‌وسیله سیستم وتیور نشان از قدرت بسیار بزرگ پالایندگی این گیاه دارد. نرخ فزاینده پالایش عناصر مس و روی تا بیش از 90 درصد، برای نیتروژن و ارسنیک تا 75 درصد، برای سرب بین 30 تا 71 درصد و برای فسفر بین 15 تا 58 درصد ارائه گردیده است. بر این اساس توانایی گیاه وتیور در تصفیه فلزات سنگین به صورت زیر
رده‌بندی می‌گردد:
Zn >Cu>As>N>Pb>Hg>p

اراضی مرطوب
اراضی مرطوب طبیعی یا دست‌ساز به‌طور فزاینده‌ای رواناب‌های آلوده و ناشی از زهآب‌های کشاورزی و صنعتی را کاهش می‌دهد. انجام فرایند حذف آلودگی‌ها در اراضی مرطوب از طریق احیا به کمک گیاهان، نیاز به کاربرد ترکیبی چندین گونه واریته‌های گیاهی با هم، در این فرایند بیولوژیکی دارد. این کار می‌تواند شامل فرایندهای ترکیبی، نظیر تبدیلات میکروبیولوژیکی و فیزیوشیمیایی به‌صورت جذب، ته‌نشینی و رسوب‌گذاری باشد و گیاهانی که در این مورد می‌توانند استفاده شوند، شامل Iris Pseudacorus, Typha spp, schoenoplectus validus , phragmites australis Typha spp هستند.
در مقایسه میانگین میزان مصرف 600 میلی‌لیتر در روز برای هر نقطه برای بیش از 60 روز، نشان می‌دهد که گیاه وتیور 5/7 بار بیشتر از گیاه Typha spp آب مصرف می‌کند. یک زمین ماندابی می‌تواند از یک نهر فاضلاب منشأ گرفته از یک شهرک کوچک روستایی ایجاد شده باشد. هدف پروژه، کاهش یا حذف 500 میلیون لیتر در روز فاضلاب تولید شده توسط این شهرک‌های کوچک، قبل از تخلیه آنها به آبراهه‌ها است.

شکل 5: کاربرد سیستم وتیور در کاهش نیتروژن فاضلاب خانگی

کشور چین بیشترین میزان پرورش خوک را در جهان دارد. در سال 1998 استان «کوآنگ دونگ» به‌تنهایی بیش از 1600 واحد تولیدی داشته که 130 واحد آن با ظرفیتی بیش از ده هزار رأس خوک پرورشی در سال را دارا بوده است. خوک‌داری‌های بزرگ روزانه 150-100 تن فاضلاب تولید می‌کنند که شامل فضولات جمع شده در کف و دارای مواد مغذی به میزان زیادند. در نتیجه، دفع این فاضلاب از محل‌های پرورش خوک، مشکلات بزرگی در چین به‌وجود آورده است. اراضی ماندابی به‌عنوان کارآمدترین روش برای کاهش حجم و غلظت موادمغذی فاضلاب خوک‌داری‌ها به‌شمار می‌آیند. برای انتخاب مناسب‌ترین گیاهان برای کاربرد در سیستم ماندابی، گیاه وتیور با دوازده گونه قابل استفاده در این فرایند، تحت آزمایش و مقایسه قرار گرفتند که در نتیجه، گیاه وتیور در این رده‌بندی در مقام نخست و بعد از آن دو گونه Cyperus exaltatusو Cyperus alternifolius در رده‌های بعدی قرار گرفتند. بعد از آزمایش مشخص گردید، Cyperus exaltatus در طی دوره پاییز پژمرده می‌شود و به خواب زمستانی می‌رود و دوباره در فصل بهار احیا می‌شود. از آنجا که اصلاح مؤثر آب‌های زاید تحت اثر خزان‌زدگی گیاه قرار می‌گیرد، لذا فقط Cyperus alternifolius و گیاه وتیور مناسب‌ترین ترکیب گونه‌ای برای اصلاح فاضلاب خوک‌داری‌ها خواهد بود.

عکس6: کاشت گیاه وتیور در اراضی ماندابی

عکس7: کاشت گیاه وتیور روی ورقه‌های فیبری شناور روی آب

در چند سال گذشته، در کشور تایلند تحقیقات بسیار قابل اطمینانی به روی کاربرد سیستم وتیور برای اصلاح پساب فاضلاب‌های دست ساز شده است. در یک مطالعه از سه اکوتیپ از گیاه وتیور(Songkhla 3 , Surat Thani, Monto) برای اصلاح پساب‌های ناشی از کارخانه آرد دانه‌های کاساوا از دو سیستم اصلاحی استفاده شده است:
الف ـ نگهداری فاضلاب برای مدت دو هفته، در اراضی مرطوب کاشته شده با گیاه وتیور و سپس زهکشی آن.
ب ـ نگهداری فاضلاب برای مدت یک هفته، در اراضی مرطوب کاشته شده با گیاه وتیور و سپس زهکشی تدریجی کامل آن به مدت سه هفته.
در هر دو سیستم بالا، نتیجه استفاده از اکوتیپ Monta نشان می‌دهد که سرعت رشد ریشه‌ها، ساقه‌ها، توده زنده به همراه جذب فراوان عناصر فسفر، پتاسیم، منگنز و مس انجام می‌پذیرد و منیزیم، کلسیم و آهن در ریشه و نیتروژن و روی در ساقه جمع می‌شود.
در اکوتیپ Surat Thani جذب فراوان منیزیم در ساقه و روی در ریشه اتفاق افتاد.
اکوتیپ Songkhla 3 بیشترین میزان جذب را برای نیتروژن در ریشه داشته، و آهن و کلسیم نیزدر ساقه تجمع می‌یابند.

مدل‌های کامپیوتری برای مدیریت پساب‌های صنعتی
مدل‌های کامپیوتری ابزارهایی هستند که امروزه به‌صورت فزاینده‌ای در بحث مدیریت سیستم‌های زیست‌محیطی به‌کار برده می‌شوند و استفاده از آنها اجتناب‌ناپذیر است. امروزه مدل‌ها در مسیر طرح‌های مدیریت پساب‌ها و فاضلاب‌ها همچون پساب‌های صنعتی و برای دفع آنها به‌کار می‌روند. در کوئیترلند استرالیا، در بخش حفاظت محیط زیست، کارشناسان مدلی را در اختیار دارند که برای حذف فاضلاب و یا زهاب اراضی کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به نام Medli: Model for Effluent Disposal using land irrigation نامیده می‌شود. اساس این مدل برای مدیریت پساب‌های صنعتی نیز قابل استفاده است. یکی از پر اهمیت‌ترین علل توسعه سیستم‌های وتیور کاربرد اخیر آن برای حذف زهاب‌ها است، برای استفاده از مدل MEDLI در زمین‌های دارای مواد مغذی و در زهاب‌های اراضی کشاورزی باید این مدل واسنجی شود.

مدل‌های کامپیوتری
برای فاضلاب خانگی
اخیراً یک مدل کامپیوتری که در بخش‌های نیمه‌گرمسیری استرالیا توسعه یافته، برای تخمین مساحت مورد نیاز کشت علف وتیور، برای حذف آب‌های آلوده خروجی از هر خانه استفاده می‌شود. این مدل به‌طور مثال نشان می‌دهد، برای تصفیه میزان فاضلاب یک خانه با 6 نفر خانوار، با میزان تولید فاضلاب 120 لیتر در روز برای هر نفر، میزان کشت گیاه وتیور باید در یک پهنه‌ای با مساحت 77 متر مربع و با تراکم 5 پایه گیاهی در هر مترمربع انجام گردد.

روندآتی
با توجه به کمبود آب در منظر جهانی، پساب‌ها می‌توانند به‌عنوان منابع تجدیدشونده مورد توجه فراوان باشند و در این راستا نیاز به رفع اشکال آلودگی آنها می‌باشیم. در جریان روند بازسازی پساب‌های شهری، خانگی و صنعتی، کاربرد وتیور برای رفع این مشکل به جای دفع پساب‌ها، بسیار مهم است. قدرت بالقوه سیستم وتیوردر این قبیل فرایندها، بالا بوده و این گیاه از قابلیت اصلاح و بازسازی خوبی برخوردار می‌باشد، لذا این روش کار بسیار ساده و همچنین بهداشتی، راهکاری کم هزینه، برای بازیافت فاضلاب در زندگی انسان مفید است و می‌تواند فعالیت عظیم و ارزشمندی به‌حساب آید. یکی از بیشترین کاربردهای علف وتیور که بیشترین توسعه را داشته است، اصلاح فاضلاب پخش شده به روی خاک‌هایی است که قبلاً خاستگاه نی بوده‌اند. در این کاربرد جدید، کیفیت و کمیت آب خروجی از این فرایند تا سطح استاندارد می‌تواند تنظیم گردد.

شکل 8: طرح سیستم جمع‌آوری فاضلاب خانگی

شکل 9: روش کار نمونه احداث نیزار